防火分区和喷淋对封闭大空间建筑火灾影响的数值模拟研究

摘要

描述了火灾可能造成的危害以及危害程度，对建筑物火灾的特点进行阐述。介绍了喷淋系统的发展历史，列举了部分喷淋成功的经典案例，并借此引出了喷淋系统的灭火原理，总结国内外关于建筑物火灾以及喷淋系统的研究历程和研究现状。简述本项目的实际工程为清华大学在建宿舍楼，为满足建设方的需要而进行了模拟研究。根据研究情况及工程需要，制定了本论文需要探讨的研究内容和采用的技术路线。对模拟需要用到的FDS软件及Pyrosim软件的使用方法和模拟原理进行了较为详细的表述。另外，还对建筑火灾模拟的理论基础、防火分区和防烟分区以及喷淋喷洒理论进行了总结。
　　根据某大学宿舍楼地下二层的建筑平面图的实际情况，针对FDS软件的建模要求进行了适当的简化。通过查阅其他资料和参照规范的经验，对FDS模型内的各个参数进行了定义，并根据提前制定好的方案路线设置了5个不同的工况，运用Pyrosim进行可视化建立封闭大空间建筑的模型并导入到FDS中进行运算。根据FDS输出的结果，利用Origin和smokeview进行数据的观看和整理，对比分析5个不同工况内CO、温度、HRR和烟气层高度的变化规律和异同点，最终得出了防火分区和自动喷淋系统宜同时布置，且此建筑物如果只布置防火分区而不设置喷淋体统则达不到理想火灾控制效果的结论。
　　最后，根据FDS得出的结果和前文的分析，结合建筑的实际情况，给出了合理的建筑消防设计措施：同时在地下二层设置防火分区和自动喷淋系统；防火分区面积的划分需要严格按照规范的规定，不得随意划分；吊顶的高度宜适当增大，这样有利于火灾产生烟气的稀释，降低地下二层的烟气层高度。列出了本文的创新点：地下二层无窗且楼梯封闭，属于封闭大空间建筑，这种情况在实际工程中虽然很常见但是并无防火研究；防火分区单区面积减小可能对本区内火灾发展的抑制作用不是很明显，本论文进行了有关防火分区大小的讨论。根据本次模拟的限制和不足，为今后有关封闭大空间建筑火灾的数值模拟做出了展望。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题的来源和研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容和技术路线

2 火灾数值模拟软件及其数学模型

2.1 火灾过程的场模拟程序-FDS

2.2 pyrosim软件介绍

3 建筑火灾模拟的理论基础

3.1 基本理论

3.2 防火分区与防烟分区理论

3.3 喷淋喷洒理论

4 封闭大空间建筑火灾模型

4.1 模型的简化

4.2 火源的设置

4.3 网格设置

4.4 排烟口设计

4.5 切片设置

4.6 测点及喷淋设置

4.7 火灾模拟工况

4.8 本章小结

5 封闭大空间建筑火灾模拟结果分析

5.1 火灾的热释放速率分析

5.2 火场温度分析

5.3 火灾对混凝土结构性能的影响

5.4 CO浓度分析

5.5 烟气层高度变化

5.6 本章小结

6 总结和展望

6.1 模拟研究总结

6.2 防火设计建议

6.3 本文创新点

6.4 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果

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